摘要: 碱激发材料不仅具有早强与高强、耐腐蚀性能优良与渗透率低的优点，更重要的是碱激发材料通常以工业固体废弃物为主要原材料，在自然条件下即可养护成型，是一种低碳绿色节能环保型的新型建筑材料，大有取代硅酸盐水泥作为主要建筑材料的趋势。然而，... 展开 碱激发材料不仅具有早强与高强、耐腐蚀性能优良与渗透率低的优点，更重要的是碱激发材料通常以工业固体废弃物为主要原材料，在自然条件下即可养护成型，是一种低碳绿色节能环保型的新型建筑材料，大有取代硅酸盐水泥作为主要建筑材料的趋势。然而，碱激发材料收缩大、易开裂的特性严重阻碍了碱激发材料的广泛应用。本文针对碱激发材料存在的收缩大、易开裂缺陷，试验以抗压强度、抗折强度与线性收缩率为评价指标，对比研究了不同碱激发材料的原材料种类与配比、激发剂种类与掺量、矿物添加剂掺量以及外掺纤维的种类与掺量对碱激发试件的力学性能与干缩特性的影响。研究结果表明: (1)抗压、抗折强度实验表明，碱激发试件的力学性能明显优于水泥胶砂试件。矿渣、赤泥、垃圾灰与粉煤灰四种原材料相比，矿渣的聚合反应活性最高，力学性能最佳，而赤泥、垃圾灰与粉煤灰的反应活性较低。 (2)原材料种类与配比干缩实验表明，矿渣碱激发试件的干缩率明显大于水泥胶砂试件。随着养护龄期的增大，干缩率呈逐渐增大趋势，增大幅度逐渐降低。赤泥的掺入将进一步增大碱激发试件的干缩，垃圾灰的掺入反而导致碱激发试件的剧烈膨胀，而粉煤灰的掺入可以显著缓解碱激发试件的干缩。碱激发试件聚合反应消耗自由水量较低，导致大量自由水挥发，这是碱激发材料干缩率大于水泥胶砂试件的主要原因。粉煤灰的掺入可以促进碱激发试件内部形成多种矿物晶体，发挥“多晶效应”，形成较为合理的“晶胶比”，这是掺入粉煤灰能够缓解干缩的主要原因。 (3)激发剂与矿物掺合料干缩实验表明，随着硅酸钠掺量的增长，碱激发试件的干缩率先明显降低然后显著增长。液态硅酸钠对碱激发试件干缩率的控制作用优于固态，当其掺量达到120g时控制效果最佳。适量氢氧化钙(11.3g)的掺入能够进一步降低碱激发试件的干缩率，但随着氢氧化钙掺量的提升，试件的干缩率先缓慢降低，再显著增长。SEM分析表明硅酸钠的掺入能够显著提高碱激发材料的聚合反应效率，促进高强度聚合产物的形成，降低孔隙与裂缝数量，从而进一步降低干缩率。然而硅酸钠掺量过高将导致其大量沉积，反而引起干缩率的增长。适量氢氧化钙的掺入能够弥补活性钙含量不足的缺陷，进一步促进聚合反应，从而降低干缩率。然而，氢氧化钙掺量过高，同样导致其大量沉积，增大了微裂缝数量，反而提升了干缩率。 (4)纤维干缩实验表明，碳纤维、玻璃纤维与聚丙烯纤维的掺入均能够降低试件干缩率，随着纤维掺量提升，干缩率先缓慢降低然后显著增长。由于碳纤维不仅密度低，而且抗拉强度高，使得碳纤维的改善作用明显优于玻璃纤维，聚丙烯纤维改善作用最差，碳纤维掺量0.3％时改善效果最佳。SEM分析表明，纤维掺量过高将导致其再碱激发试件微观结构中发生严重的结团与团聚现象，增大了裂缝与孔隙，从而导致干缩率的增长。 收起